一、变电站视频监控系统需求分析

　　电力行业变电站远程图像监控系统不同于普通工矿企业、居民小区的本地监控，它是一种网络化视频监控系统。变电站位置分散，而管理与使用相对集中，在系统实施前需要进行统一的规划，制定一个系统平台，充分考虑变电站视频监控系统的自身特点。

　　1、经过几年的建设，有些变电站已经陆续安装了纯本地的或小范围联网的分散视频监控系统，这些系统的规模较小，通常是各变电站独立工作，或几个变电站的联网监控。由于各系统分别由不同厂家实施，变电站前端设备种类繁多，有嵌入式硬盘录像机、工控式硬盘录像机、网络视频服务器等，压缩方式有MPEG2、MPEG4等，通信协议、图像编码方式各相同，相互无法兼容。要想在中心实现对所有变电站的监控，必须每个厂家的设备都配置一套，无法实行全区域的集中管理和信息共享。

　　新建的系统必须具有很强的兼容性，能够支持尽量多的前端设备，使采用不同厂家、不同种类、不同编码方式设备的变电站都能方便的接入系统，尽量减少对前端设备的改造、更换。如必须要更换，则尽量减少更换设备的数量，避免对前端摄像机、报警器的的更换。

　　2、现在变电站大多通过PCM设备接入电力网，变电站有的为2M接口，单路最大带宽为2M.而对于有些地区的新建变电站提供10/100M的以太网接口，随着时间的推移，可能这样的变电站可能会越来越多，在特殊情况下还可能将多个2M进行复合，提供更高的传输带宽。在现阶段的系统平台设计中要充分考虑到网络情况，既要能够在以前的2M带宽下传输图像，也能在现在的10/100M带宽下传输图像。系统应该具有较强的带宽调节性，能够根据不同的带宽自动进行调节，用有限的带宽传输尽量多的图像。

　　3、随着电力设备的自动化程度越来越高，目前110kV及以下变电站多为无人值守变电站，而220kV及以上变电站多为有人值守变电站，对于这两种类型的变电站前端使用的设备应该有所不同。无人值守变电站使用的设备应该能够长期在无人看护的情况下正常工作，便于远程管理，断电后来电自动重启，具有故障报警等功能；有人值守变电站交通较为方便，设备有人看护，可以进行日常维护，出现故障能够及时排除，更换设备也相对容易，此类设备应该更多的考虑使用的便捷性、功能的完整性。

　　4、由于整个区域内变电站数量众多，分布在各地，全部集中在一个地方进行监控是不现实的，效率也不高。目前通常实行分级监控，在系统内设置若干个分控中心，通过授权管理辖区内的各变电站，进行统一设备配置、用户管理。实现管理与监控的分离，使系统的配置更加灵活。

　　5、随着电力使用的不断发展，将来会有越来越多的新建变电站需要加入系统中来，因此系统应具有很强的扩展性，支持尽量多的变电站接入，系统的扩展应该尽量简单，充分利用原有设备。

　　6、由于视频监控系统对于变电站的日常安全起着重要的作用，因此整个系统的安全性要进行充分的考虑。一是硬件安全，由于采用集中管理，系统的管理中心成为系统中最重要的环节，中心的管理服务器、交换机等核心设备都应该进行硬件备份，主备设备之间应该能够自动切换；二是网络安全，由于视频监控系统与电力局域网需要进行连接，这样就是视频监控系统面临着病毒、网络攻击的严重威胁，系统采取必要的隔离措施，保证视频监控系统的安全。

　　7、变电站是遭受雷击较多的场所，虽然变电站都有很好的避雷设备、措施，但是根据我们多年的经验，变电站内视频监控系统遭受雷电破坏的情况还是很多。主要是室外摄像机和室内设备的通信接口，经常是一场雷雨过后许多摄像机无法控制了。同时变电站内存在高强度的电磁场，对模拟图像的影响很大，如果不采取必要的措施会严重影响图像质量。

　　二、系统解决方案

　　（一）总体规划

　　网络流媒体软件平台是南自凭借数年的监控行业经验和领先的行业技术致力研发而成的，一种完全依托于宽带网络，为客户提供图像远程采集、传输、储存、处理的一种网络监控模式。

　　我公司的网络流媒体软件平台，将多个监控现场的视音频码流数字化，集中上传至网络，由《南自信息ObserverMerge网络流媒体监控系统软件V2.1》之中心管理服务软件OBMERGE-S进行集中管理。完全抛弃各个监控现场的个体化差异，而由管理中心集中管理软件调用大型数据库，通过预先对各个厂家、各种不同编码方式SDK包的调用，从而实现同一客户端，浏览不同监控现场、不同厂家、不同编码方式的视讯信息，真正做到无区域，无差异，纯网络的“一网打尽”网络监控。系统平台能将1、不同类型的产品：硬盘录像机、网络视频服务器；2、不同视音频编码方式：MPEG4、MPEG2；3、不同通讯协议的视频处理单元集中兼容处理，能实现同一网络客户端，浏览不同站端现场，不同厂家，不同编码方式的视讯信息。

　　考虑到今后中长期的发展需求，电力系统的视频监控系统采用集中管理，分散控制的网络结构，系统主要分为三级：三级分别是变电站站端、管理中心、监控中心，监控中心还包括电力网上的网络客户端，如图1所示。

　　各变电站通过2M数字通道与管理中心连接，在管理中心对系统集中管理。系统中的各监控中心通过电力网与管理中心连接，监控中心设置监控主机，通过授权实现对全部或部分变电站的监控。

　　远程图像监控系统由各变电站站端、供电公司监控中心以及局MIS网上的终端用户组成。

　　系统内可根据区域划分设置多个监控中心，各监控中心通过网络与管理中心连接，每个监控中心可以采用监控主机软解压或数字矩阵硬解压实现单画面、多画面（根据工作站的配置可实现4、9、16）显示。通过大屏幕显示器可以很轻松的实现4～64个图像同时显示，能够满足对辖区内所有变电站的监控，可以观看每个变电站某个摄像机的画面或每个变电站的16画面同屏显示。

　　（二）变电站远程图像监控系统的实现

　　针对本次变电站远程图像监控系统的实际需求，我公司选用以下设备：嵌入式硬盘录像机、视频桥接器、各种摄像机（站端设有室内/外球型摄像机）、灯光/报警控制单元、红外对射探测器、红外三鉴探测器、声光报警器等设备构成变电站监控点视频信号全部直接接入现场视频监控主机，不使用视频切换矩阵或画面分割器，保证图像质量。具有前端所有监控点高清晰（D1）录像储存功能。

　　现场监控机柜的RS485总线信号接到视频处理单元的RS485控制口中，实现实时监控所有的监控点，通过RS485总线控制高速智能球机等。视频监控主机通过网络方式进行传输，接入管理中心。

　　变电站配置红外防盗报警系统。我们在变电站的围墙设置二/四光束红外对射探测器，在变电站大门设置红外三鉴探测器，能够有效防止人员的钻入、跨越。系统监测到非法闯入后输出报警信号至视频处理单元，及时上传信息到远程监控中心，软件自动弹出电子地图，提示报警具体地点。同时能够联动前端相关设备，如启动照明灯光、警笛、语音报警提示等。

　　系统还可以兼容现场的消防系统、综合自动化系统等接入。

　　供电公司的集控中心已建成，变电站视频监控系统接入该中心。

　　从站端压缩编码到监控中心端解压回显，中间过程不再有其它任何形式的压缩编码，确保图像质量达到MPEG-4标准，帧率25帧。同时，前端监控主机可以通过采用TCP/IP、UDP或者组播方式（确保系统对网络资源的最低占用）将视音频数据传输至供电局网络中，实现与MIS系统的资源共享。

　　系统实行分级控制，根据业务的需要可以实现合理和安全的优先等级管理。除了监控中心外，MIS网上的相关管理部门领导及工作人员，可采用网络客户端或者Web方式（即利用原有MIS网用户计算机的Internet浏览器），同时监控管理多个变电站的多个实时图像。

　　本系统具有良好的可扩充能力和升级能力，当新的变电站需纳入系统时，以积木方式扩充，系统能确保未来多个变电站的扩展能力。

　　各变电站与管理中心之间的数据通讯采用E1网络，站端通过视频处理单元将前端视频、音频和数据信息压缩成网络数据包，由视频桥接器上传至2M数字通道。站端的核心设备是视频处理单元，目前市场上的视频处理单元种类繁多，主要有硬盘录像机、嵌入式硬盘录像机、网络视频服务器三大类。

　　（三）避雷措施根据我公司多年从事视频监控系统的经验，现场均采用抗高压芯片的高可靠性通讯芯片，能够长时间稳定工作并具有自诊断、故障自恢复功能，适应各类环境下恶劣的强电磁工作环境。

　　本系统采取了如下完善的防雷击和过电压措施：

　　系统的电源和变电站避雷设备相连，保护摄像机和重要设备免遭雷击或过电压的损坏，有效地保证监控系统设备能安全可靠地运行。

　　所有设备的金属外壳、支架、配线管、电缆保护套管及其配件、电缆的屏蔽层等外带电的裸露金属部分，均可靠接地。

　　接地或接零用的螺栓应有防松装置，接地线安装前，在接地处表面不应有油漆等绝缘物，应涂有电力复合脂或导电性防锈脂。

　　防强磁电的接地装置可与防雷设备的接地装置共同设置，其每一处接地电阻应符合防雷和设备接地的规定。

　　室外设备接入系统的所有信号回路、控制回路、视频回路安装避雷器，具备有效的防雷和保护措施。

　　（四）抗干扰措施

　　变电站内存在强烈的电磁场，视频监控系统的视频信号、控制信号容易受到电磁场的干扰，造成图像出现雪花、波纹甚至扭曲变形，根据我们长期在大型变电站的工程设计施工经验，我们采取以下措施防止变电站内电磁场的干扰：

　　系统采用的设备全部通过国家相关部门的检验，具有生产、销售许可证，全部经过抗电磁能力检测，能够适应变电站的强电磁场。

　　所有视频电缆采用特制室外电缆，具有屏蔽层，能够有效屏蔽电磁干扰。

　　前端摄像机等进行良好接地，避免感应电对设备的运行产生干扰。

　　视频电缆的屏蔽层进行良好接地处理，彻底排除电磁场对系统的干扰。

　　报警设备均采用双绞线方式进行组网，不但可以节省线缆成本并可以有效屏蔽环境的干扰。

　　（五）供电方案

　　为保证前端和中心设备的安全运行，杜绝瞬间掉电对设备的冲击和损坏，控制室应提供长期稳定交流电源AC220V/50Hz，所有设备供电均取自站内不停电交流电源。由柜内配电器集中配送，机柜中安装配电接线端子，每路电源都有标签详细说明，便于维护、检修。另外，本系统设备对瞬间过电压具有保护措施，如电压波动在AC180～250V范围内，设备各项性能和技术指标均能满足系统要求。

　　（六）网络要求

　　供电公司需要为每个变电站提供至少一个网络通道，同时为变电站的视频处理单元分配一个IP地址。变电站通过网络与管理中心相连，管理中心作为视频监控系统的网络中心，变电站、监控中心均与之相连。各监控中心与管理中心的网络带宽建议采用100M，因为传输一路高清晰的D1图像传输需要1M左右的带宽，100M带宽能够支持每个监控中心同时连接30个左右的变电站图像，基本能够满足日常监控的要求。

　　三、系统主要特点

　　本系统主要采用目前一流的网络技术和视频监控技术，在变电站安全监控工程方面达到国内领先水平。基于我们对变电站视频监控系统的理解与长期的设计施工经验，我公司设计的系统采用了许多本公司独特的技术。

　　（一）多系统的统一平台

　　网络流媒体视频监控系统平台设计时就采用了模块化设计，变电站、管理中心、监控中心都是系统中的独立模块。各模块是逻辑划分，实际使用时可以自由组合，如在市级供电公司配置管理中心和监控中心，而在负责区域管理的大型变电站配置变电站模块和监控中心模块。用户可根据实际需要进行方便的配置，任何一个模块均可以单独增减，而不影响系统的正常运行，所需费用仅仅是所增加的模块的费用。

　　系统平台不仅适用于电力变电站，还考虑了远程营业站监控系统、电力小区安防监控系统、电力基地/工作区/库房监控系统。这些系统之间使用上相互独立，对于操作人员来说是多个不同的系统，共用了同一套系统平台。

　　（二）高清晰的D1图像

　　国内大多数遥视系统图像分辨率为352×288像素（CIF格式，VCD画质效果），我公司系统从站端压缩编码到监控中心端解压回显，中间过程不再有其它任何形式的压缩编码，减少压缩损失，确保图像质量。在实际项目应用中采用1～1.6Mbit/s视频码流，图像分辨率可以达到在D1效果（720×576DVD画质）下25帧全实时图像监视效果，同时通道中的剩余带宽可满足双向音频、控制、报警数据传输需要。

　　（三）灵活的软硬件解压缩方式

　　监控中心配置简单灵活，可以采用解码主机进行硬件解压，或采用普通配置电脑软解压，不需要额外硬件。只要安装网络监控客户端软件即可在显示器上实现单画面、多画面（根据工作站的配置可实现4、9、16）显示，可以很轻松的实现4～16个变电站图像同时显示，基本能够满足对辖区内所有变电站的监控。系统内中心管理服务器与监控工作站之间、中心管理服务器与前端视频处理单元之间可以通过TCP/IP、UDP或者组播方式（确保系统对网络资源的最低占用）三种方式连接，具有很强的网络适应性。

　　（四）控制站内灯光接口

　　在变电站监控系统中，许多监控点是在室内，而变电站的房间一般没有窗户或者很少，室内的光线较暗。为了能清晰地监控相关设备工作情况，对室内摄像机增加一套独立于站内照明系统的灯光辅助照明设备，并通过灯光报警控制单元进行控制开关。

　　对于室外监控点，我方建议采用联动控制站内原有灯光进行照明，通过改造现有的变电站灯光开关，换成双控开关。监控中心远程可以控制开灯，本地可以关闭，反之本地开灯，远程也可以关闭。

　　系统可设定定时开关灯、报警时自动开灯、延时关灯等。